JP5809659B2

JP5809659B2 - キャスター

Info

Publication number: JP5809659B2
Application number: JP2013097683A
Authority: JP
Inventors: 敬二林
Original assignee: オーエッチ工業株式会社
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2033-05-07
Also published as: JP2014218126A

Description

本発明は、運搬用台車、殊に重量物の移動に用いられる台車などにおいて好適に採用可能なキャスターに関する。

運搬用台車等で採用されるキャスターにおいて、台車下面への取り付けに用いられる取付基板と、この取付基板の下面で旋回自在（首振り可能）に保持される車輪枠と、この車輪枠に回転自在に保持される車輪とを有した構成とされたものがある（例えば、特許文献１等参照）。
この種のキャスターは、立体自動倉庫の無人搬送車などで用いられることもあり、従って運搬物が重量物となることもあるため、取付基板において車輪枠の旋回を支持する部分には、独自構成のベアリングを装備させることがある。ここで「独自構成のベアリング」とは、取付基板と車輪枠との間で一体的に組み立てられるものではないこと、更に言えば、転動体（ボールやコロ）と摺動する部分に焼き入れ及び研磨が施された内輪や外輪などを備えて、それら自体でベアリングを構成しているものを言う。

すなわち、取付基板や車輪枠を板金プレスにより形成させる軽量物運搬用のキャスターでは、取付基板自体及び車輪枠自体に直接、転動体用の保持溝を形成させるようにするのが一般的であるが、このような軽量物運搬用のキャスターと、重量物運搬用のキャスターとでは、それらの基本構成が異なっていると言うことができる。
重量物運搬用のキャスターにおいて、ベアリングを装備させる構造としては、車輪枠から上方へ突出する旋回軸を設けて、この旋回軸にベアリングを串刺し状に外嵌させると共に、取付基板に円形凹部状に設けたハウジング部を設けて、このハウジング部にベアリングの外周面を嵌め込ませるものを例示できる（前記特許文献１）。

なお、このようなベアリングの装備構造において、ベアリングの内径と旋回軸の外径との嵌め合い公差、及びベアリングの外径とハウジング部の内径との嵌め合い公差は、少なくとも一方、好ましくは両方をしまりばめの関係とするのが機械設計の常識となっている。また、このようにしまりばめの関係でベアリングを組み付ける際には、ベアリングをその回転軸心と平行させつつ圧入する作業に高精度を要求されるため、高圧、高精度を発揮できる大型の装置や特殊器具が必要であることも、当業界での常識事項となっている。

特開２００４−３４９１１号公報

前記したように、重量物運搬用のキャスターを組み立てるには、ベアリングを圧入させるために高圧、高精度を発揮できる大型の装置や特殊器具が必要であって、面倒であると共に大掛かりとなる問題があった。また、高精度を維持させるためには作業自体に慎重さが要求されるため、製作が低能率となり、製作コストが高コストになるなどの問題もあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、取付基板に対して車輪枠を旋回させる部分でベアリングを用いるキャスターにおいて、製作（殊に組み立て）が容易且つ高能率で行えるものでありながら高精度の組み上がりを実現でき、それでいて製作コストの低コスト化も可能になるキャスターを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係るキャスターは、取付基板と、この取付基板の下部で旋回自在に保持される車輪枠と、この車輪枠に回転自在に保持される車輪とを有し、前記取付基板又は前記車輪枠の一方には旋回用のベアリングを外嵌保持する同軸中空構造の筒形ボスが他方へ向けて突出して設けられ、同他方には前記筒形ボスで保持された前記ベアリングの外周部
を内嵌保持するハウジング部が形成されており、前記筒形ボス内の中空部には前記取付基板と前記車輪枠とを結合する結合ボルトが挿入可能とされており、前記筒形ボスが非焼き入れ素材で形成されているのに対して前記結合ボルトは少なくとも前記中空部を通る軸部が焼き入れ素材で形成されており、前記結合ボルトの軸部外径と前記筒形ボスの中空部内径とがしまりばめの嵌め合い公差とされていることにより前記結合ボルトの圧入で前記筒形ボス外周面を前記ベアリング内周面に圧接可能としてあることを特徴とする。

ここにおいて「しまりばめ」は、筒形ボスの中空部内径よりも結合ボルトの軸部外径が大きいことを言う。
前記筒形ボスの外径に対して前記ベアリングの内径が非圧入の嵌め合い公差に設定されたものとするのが好適である。
ここにおいて「非圧入の嵌め合い公差」は、「ゆるみばめ（或いは隙間嵌め）」だけでなく「中間ばめ」などをも含めて言うものとおく。すなわち、筒形ボスの外径に対してベアリングの内径が大きい場合や両者が同じ場合、更には、仮に筒形ボスの外径に対してベアリングの内径が小さいとしても筒形ボスにベアリングを外嵌させることが、容易、或いは比較的容易に行えるような寸法関係にある場合を含んで言うものとする。

前記取付基板及び車輪枠は炭素鋼を素材とする鍛造製とするのが好適である。

本発明に係るキャスターでは、取付基板に対して車輪枠を旋回させる部分でベアリングを用いるキャスターにおいて、製作（殊に組み立て）が容易且つ高能率で行えるものでありながら高精度の組み上がりを実現でき、それでいて製作コストの低コスト化が可能になる。

本発明に係るキャスターの第１実施形態を示した一部破砕側面図である。図１のＡ−Ａ線矢視図（平面図）である。図１のＢ−Ｂ線矢視図（正面図）である。結合ボルトを示したものであって（ａ）は側面図であり（ｂ）はボルト頭部側から見た底面図である。結合ボルトの締結状況を示したもので（ａ）はナットを螺合した状況と当該図中のＸ部拡大図であり（ｂ）はナット締結後に抜け止め処理を施した状況と当該図中のＹ部拡大図である。本発明に係るキャスターの第２実施形態を示した一部破砕側面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１乃至図５は本発明に係るキャスター１の第１実施形態を示している。このキャスター１は、取付基板２と、この取付基板２の下部に設けられる車輪枠３と、この車輪枠３に回転自在に保持される車輪４とを有している。取付基板２と車輪枠３との上下間には旋回用のベアリング５が組み込まれていると共に、このベアリング５の中心位置には、これら取付基板２と車輪枠３とを鉛直方向で連結する結合ボルト７が設けられた構造となっている。

なお、本第１実施形態においてベアリング５には、主ベアリング５Ａと、この主ベアリング５Ａの外径よりも径大な副ベアリング５Ｂとの２個が同軸で、且つ上下方向にレベル差を生じさせて配置されたものとしている。主ベアリング５Ａにはラジアルベアリングを用いてあり、副ベアリング５Ｂにはスラストベアリングを用いてある。このようなことから、このキャスター１は、取付基板２の下部で車輪枠３が円滑且つブレのない安定した旋回（首振り）をするようになっている。

取付基板２は、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ等）から鍛造で原形を製作し、その後、機械加工したものである。鍛造過程を経ていることから、結晶の微細化と共に鍛流線の連続性を確保して重量物の運搬に適した高強度が得られるようになっている。この取付基板２には、下方、すなわち、車輪枠３へ向けて突出する同軸中空構造（外周面の中心と内周面の中心とが一致した配置）の筒形ボス１０が設けられている。この筒形ボス１０の外周部は、前記し
た主ベアリング５Ａを外嵌状態にして位置決めするための下位ベアリング受部とされている。

またこの取付基板２には、前記した下位ベアリング受部よりも上側、すなわち、筒形ボス１０の根本側となる部分に、下位ベアリング受部と同心円の位置関係を有した円形台部１１が設けられている。この円形台部１１の外周部は、前記した副ベアリング５Ｂを外嵌状態にして位置決めするための上位ベアリング受部とされている。
筒形ボス１０内に設けられた中空部１２は、筒形ボス１０（取付基板２の全体として）を上下方向に貫通した円形孔として形成されている。また、円形台部１１の内部には、取付基板２の上面側で円形に開口する凹部１３が形成されている。

これに対し、車輪枠３は、旋回板１５と、この旋回板１５の下部で車輪４の左右両側を挟持する配置で垂設された左右一対のフォーク体１６，１６とを有して、門型に形成されている。これら旋回板１５やフォーク体１６，１６についても、取付基板２の場合と同じく、重量物の運搬に適した高強度を得るために炭素鋼（Ｓ４５Ｃ等）から鍛造で原形を製作し、その後、機械加工したものとするのが好適である。また、旋回板１５とフォーク体１６，１６との結合は溶接により行うのが好適とされる。

旋回板１５には、その上下方向に貫通する円形開口のハウジング部１７が形成されており、車輪枠３を取付基板２と組み合わせたときには、このハウジング部１７内へ取付基板２の筒形ボス１０が貫通するようになっている。このハウジング部１７の内周部は、筒形ボス１０の外周部（下位ベアリング受部）に対して外嵌された主ベアリング５Ａを保持するための下位ベアリング受部とされている。また、旋回板１５には、その上面部で円環状に突出する周リブ１８が形成されている。この周リブ１８の内周部は、円形台部１１の外周部（上位ベアリング受部）に対して外嵌された副ベアリング５Ｂを保持するための上位ベアリング受部とされている。

これらのことから明らかなように、筒形ボス１０及び円形台部１１の各外周面と、筒形ボス１０内の中空部１２と、筒形ボス１０に外嵌される主ベアリング５Ａ用のハウジング部１７と、更には円形台部１１に外嵌される副ベアリング５Ｂ用の周リブ１８とは、全てが同軸（同心円）の配置関係とされたものである。
左右の両フォーク体１６，１６は、旋回板１５から斜め下方へ突出するように傾斜して取り付けられており、それらの突出端側（下端側）に、車輪４の車軸を両端支持する軸止め部２０が設けられている。フォーク体１６，１６が傾斜して取り付けられていることで、軸止め部２０は旋回板１５におけるハウジング部１７等の中心から外れた位置を横切る配置となっている。

それ故、車輪枠３がハウジング部１７等の中心を旋回軸心として旋回するとき、車輪４の上周部において最も高くなる位置（接地位置に対する鉛直上の外周面）は、ハウジング部１７の中心から離れた径方向距離を半径として旋回（円周移動）するようになる。そのため、ハウジング部１７内（筒形ボス１０の中空部１２）へ差し込む結合ボルト７に対し、車輪４が位置的な干渉を起こすことが防止される。

結合ボルト７（図４参照）は、そのボルト頭部７ａが下になるようにして筒形ボス１０の中空部１２に挿入される。そして、筒形ボス１０の中空部１２を突き抜けたボルト端部７ｂ（上端部）に対してナット２３を螺合させるようにする。なお、結合ボルト７は、ボルト端部７ｂが取付基板２の上面から突出しない長さで形成されている。また、ナット２３は、取付基板２に設けられた凹部１３内に収容されて取付基板２の上面から突出しないようになっている。

結合ボルト７に対してナット２３を締め込むことで、結合ボルト７のボルト頭部７ａが主ベアリング５Ａの内輪部を押し上げるようになり、主ベアリング５Ａは筒形ボス１０に対して上下動不能の状態に拘束される。また、旋回板１５のハウジング部１７は主ベアリング５Ａの外輪部に上から係合するようになっており、この主ベアリング５Ａを支えとして旋回板１５が下方へ脱出することはない。更に、円形台部１１のまわりの上部天井面（取付基板２の下面）と旋回板１５との上下間で副ベアリング５Ｂが挟持されるようになっていることで、筒形ボス１０と旋回板１５との相対的な上下軸移動は完全に阻止されてい
る。このように、結合ボルト７は、ナット２３との螺合により取付基板２と車輪枠３とを結合するための作用を奏していることになる。

前記したように、車輪４は、その上周部において最も高くなる位置が、ハウジング部１７の中心から離れた径方向距離を半径として旋回（円周移動）するようになっているので、ハウジング部１７内（筒形ボス１０の中空部１２）へ差し込んだ結合ボルト７のボルト頭部７ａと車輪４とが接触することは防止される。結合ボルト７のボルト頭部７ａは、可及的に薄く形成させて車輪４との接触防止効果を確実、且つ高めるようにすることが推奨される。

このような結合ボルト７と筒形ボス１０との挿入関係において、結合ボルト７における軸部７ｃの外径と筒形ボス１０における中空部１２の内径との嵌め合い公差は、「しまりばめ」と呼ばれる圧入を要する寸法に形成しておく。また、筒形ボス１０は非焼き入れ素材で形成され、結合ボルト７は少なくとも中空部１２を貫通する軸部７ｃが焼き入れ素材で形成されたものとしておく。

このようにすることで、筒形ボス１０の中空部１２に対して結合ボルト７を圧入すると、結合ボルト７の外周面が中空部１２の内周面に圧接するので、焼き入れしていない筒形ボス１０は、中空部１２が全周的に押し広げられるようになる。これにより、筒形ボス１０の外周面は径方向外方へ膨らむ（拡径する）ようになる。
従って、予め、筒形ボス１０に主ベアリング５Ａを外嵌させてから結合ボルト７の圧入を行えば、筒形ボス１０の外周面が主ベアリング５Ａの内周面に対して全周的に圧接する状況を簡単につくりだすことができる。

結合ボルト７を筒形ボス１０の中空部１２へ圧入する作業は、結合ボルト７をハンマーなどで打ち込むといった簡易な作業で実施できるものである。なぜなら、筒形ボス１０の中空部１２はその筒軸方向にわたってある程度の長さ（少なくとも結合ボルト７の直径よりも長い寸法）を確保したものであり、それ故、この中空部１２の内周面が結合ボルト７の圧入方向を筒軸に沿わすようなガイド作用を奏するものとなるからである。従って、結合ボルト７の圧入に際して、殊更、高圧、高精度を発揮できる大型の装置や特殊器具を必要とするものではない。

このように、結合ボルト７の圧入により、筒形ボス１０の外周面が主ベアリング５Ａの内周面に対して全周的に圧接するようになるので、筒形ボス１０に対して主ベアリング５Ａのガタツキは皆無とされ、円滑で安定した回転が実現できるという利点が得られるものである。
加えて、筒形ボス１０の中空部１２へ結合ボルト７を圧入することをもって筒形ボス１０に対する主ベアリング５Ａの嵌め合い関係を確立できるので、中空部１２に結合ボルト７を圧入する前の段階では、筒形ボス１０の外径に対し、主ベアリング５Ａの内径を非圧入の嵌め合い公差（「ゆるみばめ」や「中間ばめ」など）に設定しておくことができるものである。これにより、筒形ボス１０に対して主ベアリング５Ａを外嵌させる作業が極めて簡単に行えるようになる、という画期的効果が得られるものである。

なお、本第１実施形態では、図５（ａ）に示すように、結合ボルト７のボルト端部７ｂに対し、先端面にすり鉢状の凹み２７を形成させてある。この凹み２７を形成することで、ボルト端部７ｂは先端に近づけば近づくほど、また外周部に近づけば近づくほど、肉厚（ボリュウム）が小さく、尖るような形状となっている。そのため、結合ボルト７のボルト端部７ｂにナット２３を螺合して締め付けた後、ナット２３から突き出すようになるボルト端部７ｂを径方向外方へ向けて折り曲げ、又は潰すようにすることが可能となる。

このように結合ボルト７のボルト端部７ｂ（先端外周部）に、径方向外方へ向けた折り曲げ、又は潰しを生じさせることで、ナット２３との係合関係を生起させ、ナット２３の緩み止め効果、ひいてはナット２３の抜止効果を得られるものとなっている。
なお、このような緩み止め効果を生起させた後であっても、工具等により、ナット２３を意欲的且つ強制的に緩め方向へ回転させれば、ボルト端部７ｂの径方向外方へ向けた折り曲げ、又は潰しを生じさせた部分は、径方向内方へすぼめるように再度変形させることができる。従って、メンテナンス時など、必要に応じてナット２３を外すことは可能とな
っている。

図６は、本発明に係るキャスター１の第２実施形態を示している。この第２実施形態のキャスター１が第１実施形態と最も異なるところは、車輪枠３の旋回板１５に対し、上方、すなわち、取付基板２へ向けて突出する同軸中空構造の筒形ボス１０が設けられ、これに対して取付基板２に、その上下方向に貫通する円形開口のハウジング部１７が形成されている点にある。当然に、車輪枠３を取付基板２と組み合わせたときには、取付基板２のハウジング部１７内へ、車輪枠３の筒形ボス１０が貫通するようになっている。

すなわち、本第２実施形態は、取付基板２と車輪枠３との間で、筒形ボス１０とハウジング部１７との振り分け関係が第１実施形態とは逆になっている。
なお、本第２実施形態では、取付基板２においてその上面側で円形に開口する凹部１３をハウジング１７と同径にして兼用させているなど、細部の違いはあるものの、その他の構成や作用効果などは第１実施形態と略同様である。

ところで、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、本発明に係るキャスター１は、重量物運搬用として採用することが限定されるものではない。従って、軽量物の運搬などで採用する場合であれば、殊更、炭素鋼製とすることや鍛造過程を経て製造することが限定されるものではない。

結合ボルト７は、そのボルト頭部７ａが上になるようにして筒形ボス１０の中空部１２に挿入してもよい。この場合、結合ボルト７のボルト頭部７ａは、取付基板２の凹部１３内に収容され、筒形ボス１０の中空部１２を突き抜けたボルト端部７ｂ（下端部）に対してナット２３を螺合させることになる。従って、ナット２３としては、肉厚（軸方向高さ）を薄く形成させることが推奨される。

ベアリング５は、主ベアリング５Ａのみを備えるものとしてもよい。或いは、主ベアリング５Ａ及び副ベアリング５Ｂ以外にも、別のベアリングを備えるものとしてもよい。また、主ベアリング５Ａとしてラジアルベアリングの他、スラストベアリングやアンギュラベアリングなどを用いることや、副ベアリング５Ｂとしてスラストベアリングの他、ラジアルベアリングやアンギュラベアリングなどを用いることも可能である。

１キャスター
２取付基板
３車輪枠
４車輪
５ベアリング
５Ａ主ベアリング
５Ｂ副ベアリング
７結合ボルト
７ａボルト頭部
７ｂボルト端部
７ｃ軸部
１０筒形ボス
１１円形台部
１２中空部
１３凹部
１５旋回板
１６フォーク体
１７ハウジング部
１８周リブ
２０軸止め部
２３ナット
２７凹み

Claims

取付基板と、この取付基板の下部で旋回自在に保持される車輪枠と、この車輪枠に回転自在に保持される車輪とを有し、
前記取付基板又は前記車輪枠の一方には旋回用のベアリングを外嵌保持する同軸中空構造の筒形ボスが他方へ向けて突出して設けられ、
同他方には前記筒形ボスで保持された前記ベアリングの外周部を内嵌保持するハウジング部が形成されており、
前記筒形ボス内の中空部には前記取付基板と前記車輪枠とを結合する結合ボルトが挿入可能とされており、
前記筒形ボスが非焼き入れ素材で形成されているのに対して前記結合ボルトは少なくとも前記中空部を通る軸部が焼き入れ素材で形成されており、
前記結合ボルトの軸部外径と前記筒形ボスの中空部内径とがしまりばめの嵌め合い公差とされていることにより前記結合ボルトの圧入で前記筒形ボス外周面を前記ベアリング内周面に圧接可能としてあることを特徴とするキャスター。
前記筒形ボスの外径に対して前記ベアリングの内径が非圧入の嵌め合い公差に設定されていることを特徴とする請求項１記載のキャスター。
前記取付基板及び車輪枠は炭素鋼を素材とする鍛造製とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のキャスター。