JP6501356B2 - 単軌条用台車及び軌道運搬装置 - Google Patents

Description

本発明は、単軌条に跨り自走する台車及びそれを備えた軌道運搬装置に関するものである。

例えば、林業において、山中の作業現場まで機材や資材を運んだり、伐採した木材を搬出することは大変な重労働であり、作業従事者の負担が大きい。また、近年の林業従事者の高年齢化が進んでいることも相俟って、機材や資材、伐採した木材などを容易に運搬できる装置が望まれている。

加えて、近年の自然環境保護の高まりから、運搬装置は、森林を破壊せず撤収可能な装置であることも望まれている。

これまで、傾斜地の果実園などでは、角パイプからなる軌条を架設し、この軌条を案内として軌条台車を走行させる装置が用いられている。例えば特許文献１では、運搬車に設けた上車輪と下車輪とで四角柱状のレールを上下から挟み込むと共に、レールの側方に溶接されたラックに、運搬車に設けたピニオンを歯合させ、ピニオンを回転駆動させて運搬車を移動させる技術が提案されている。

しかしながら、かかる提案技術では、レールと上下車輪の他にピニオンとラックが必要であり、装置部品数が多く機構が複雑である。

また、特許文献２，３では、陸上競技場などに設置され、カメラなどの機器を搭載して競技者を追走する走行体として、上下の軌条に磁気吸着して転動する対向一対の駆動車輪する備えるものが提案されている。

しかしながら、駆動車輪が軌条に磁気吸着する前記提案技術では、不整地の山林等に設けた場合には、地中に含まれている磁鉄鉱の粉末（砂鉄）や金属破片などが駆動車輪や軌条に磁気吸着することが考えられ、走行体が円滑に走行できないおそれがある。

そこで、本出願人は、従来よりも簡単な構造で登坂性に優れ、不整地の山林等にも容易に設置できる台車及び軌道運搬装置を本願出願前に提案した（特許文献４）。

特開昭６１−８５２６３号公報 特開平９−２２５５号公報 特開平１０−１６７７１号公報 特開２０１４−１３１９０５号公報

不整地で急峻な山林等に軌道運搬装置を設置するには、台車のより一層の軽量化が望まれる。また、木材等の山林からの搬出等にあたっては、台車の車輪と単軌条とのグリップ力を高めて台車の滑りを確実に防止することも望まれている。

本発明は、このような要望に対応すべくなされたものであり、その目的は、構造の簡略化及び軽量化を一層図るとともに、滑りが確実に防止される台車及びそれを用いた軌道運搬装置を提供することにある。

前記目的を達成する本発明に係る単軌条用台車（以下、単に「台車」と記すことがある）は、円柱状の単軌条に跨り自走する台車であって、筐体と、前記筐体に支持され、前記単軌条の外周に圧接する２つ以上の駆動車輪と、前記２つ以上の駆動車輪を前記単軌条の方向に付勢する付勢手段と、前記２つ以上の駆動車輪を駆動させる駆動源とを有し、前記２つ以上の駆動車輪の外周面は、前記単軌条の外周と略同一曲率の凹面とされ、外周縁の軸方向両端にはギヤ歯が形成され、隣り合う前記駆動車輪のギア歯は前記単軌条との圧接状態で歯合することを特徴とする。

前記構成において、前記２つ以上の駆動車輪が前記単軌条に周方向に等間隔で圧接する構成が好ましい。

また前記構成において、前記２つ以上の駆動車輪と前記単軌条の圧接状態において、前記２つ以上の駆動車輪によって前記単軌条の外周の５０％〜９０％が覆われる構成が好ましい。

また前記構成において、前記駆動車輪を５つ備え、その内の１つの駆動車輪は前記単軌条の中心軸を通る鉛直線上で前記単軌条に圧接し、残る４つの駆動車輪は前記単軌条の中心軸を中心として点対称に前記単軌条に圧接している構成が好ましい。

また前記構成において、前記２つ以上の駆動車輪からなる駆動部は、前記台車の進行方向前後に設ける構成とするのが好ましい。

また本発明によれば、円柱状の単軌条を有する軌道と、前記単軌条に跨り自走する台車とを備え、前記台車として前記のいずれかに記載の単軌条用台車を用いることを特徴とする軌道運搬装置が提供される。

本発明の台車では、駆動車輪の外周縁にギア歯が形成され、駆動車輪と単軌条とが圧接した状態において隣り合う駆動車輪のギア歯が歯合し駆動力を伝達するので、ベベルギアなどを用いていた従来の駆動力伝達機構が不要となり大幅な軽量化が図れる。また同時に、駆動車輪と単軌条との接触領域が長くなるのでグリップ力が大きくなる。これにより、台車の滑りが確実に防止され、伐採した木材や作業機材・資材などの重量物でも容易に運搬でき登坂性にも優れる。

本発明の軌道運搬装置は、単軌条上を台車が自走する簡単な構造であるので、不整地の山林等にも容易に設置できる。

本発明に係る台車及び軌道運搬装置の走行方向に対して直角方向の垂直断面図である。 本発明に係る台車及び軌道運搬装置の走行方向に対して平行な垂直断面図である。 本発明で使用する駆動車輪１２ａの垂直断面斜視図である。 本発明に係る軌道運搬装置を山林に仮設置したときの写真の模写図である。

以下、本発明に係る単軌条用台車及び軌道運搬装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明に係る単軌条用台車及び軌道運搬装置の走行方向に対して直角方向の垂直断面図を、図２に走行方向に対して平行な垂直断面図をそれぞれ示す。図１の軌道運搬装置は、円柱状の単軌条２１を有する軌道２と、単軌条２１に跨り自走する台車１とを備える。台車１は、筐体１１内の走行方向前後に２つの駆動部Ｄ１，Ｄ２とを備える（図２を参照）。図１に示すように、台車１は、筐体１１と、この筐体１１に支持され、単軌条２１の外周に周方向に等間隔で圧接する５つの駆動車輪１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ（以下、「駆動車輪１２」と総称することがある）とを有する。そして、駆動車輪１２を回転可能に支持する軸受け（不図示）と筐体１１との間には圧縮コイルバネ（付勢手段）１４が介装されている。駆動車輪１２を回転駆動させるモーター（駆動源）Ｍ１が駆動車輪１２ａの近傍に設けられている。

また、筐体１の幅方向（紙面左右方向）の中央下部には、一対の摺動部材１７ａ，１７ｂが設けられている。摺動部材１７ａ，１７ｂは断面長方形状の棒状で、単軌条２１よりも下方で軌道２を挟んで離隔対向するように配置されている。摺動部材１７ａ，１７ｂによって、走行中の台車１の単軌条２１を中心とする揺れが抑えられる。

摺動部材１７ａ，１７ｂの材質としては、摩擦係数が小さく、耐摩耗性の高いものが好ましい。例えば、ポリアセタールやポリアミド、ＰＴＦＥ，ポリフェニレンサルファイドなどが挙げられ、これらの中でもポリアセタールが好ましい。なお、このような摩擦係数の小さい材料は、摺動部材の軌道２との対向面側だけに設けるようにしても構わない。

駆動車輪１２ａは単軌条２１の中心軸を通る鉛直線上で単軌条２１に台車１の自重で圧接し、残る４つの駆動車輪１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅは単軌条２１の中心軸を中心として点対称に配置され、圧縮コイルバネ１４の付勢力で単軌条２１にそれぞれ圧接している。圧縮コイルバネ１４による荷重としては、通常、数千Ｎ程度が好ましく、より好ましくは４０００Ｎ以上である。

図３に示すように、駆動車輪１２の外周面は単軌条２１の外周と略同一曲率の凹面１２１とされ、外周縁の軸方向両端にはギア歯１２２が形成されている。単軌条２１に圧接した状態において隣り合う駆動車輪のギア歯１２２は歯合する。また、５つの駆動車輪１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅが単軌条２１に圧接した状態では、単軌条２１の外周の８３％程度が５つの駆動車輪１２によって覆われる。これにより、駆動車輪１２による単軌条２１のグリップ力が大きくなり、台車１の滑りが確実に防止され、伐採した木材や作業機材・資材などの重量物でも容易に運搬できるようになる。駆動車輪１２と単軌条２１との接触面積は広いほど駆動車輪のグリップ力が向上するが、通常、単軌条２１の外周の５０％〜９０％を駆動車輪１２で覆うようにするのが好ましい。

図１において、モーターＭ１の駆動力は、ギアボックス５１を介して駆動ギア１６（図２に図示）に伝えられ、駆動ギア１６が回転することによって駆動ギア１６に歯合する伝達ギア１５が回転し、伝達ギア１５と同じ回転軸に取り付けられた駆動車輪１２ａが回転する。駆動車輪１２ａとその両側の駆動車輪１２ｂ，１２ｅとは、駆動車輪の外周縁に形成されたギア歯１２２が互いに歯合している。これにより、駆動車輪１２ａが回転すると、駆動車輪１２ｂ，１２ｅも回転する。同様にして、駆動車輪１２ｃ，１２ｄと、それぞれ隣り合う駆動車輪１２ｂ，１２ｅとは、駆動車輪の外周縁に形成されたギア歯１２１が歯合しているので、駆動車輪１２ｂ，１２ｅが回転すると駆動車輪１２ｃ，１２ｄも回転する。このようにして５つの駆動車輪１２はすべて駆動するようになる。なお、もう一つの駆動部Ｄ２も同様の構成である。

台車１は、前後方向に２組の駆動部Ｄ１，Ｄ２を備えているので、例えば林道の建設資材や機材、伐採した木材などの重量物も運搬することができる。

軌道に対する台車１の着脱は、山林等に設置された既設軌道からは着脱作業が煩雑なので、台車１の走行方向の長さよりも若干長い単軌条を有する移動用軌道を予め準備しておき、移動用軌道に台車１を取付け、山林等に建設された既設軌道の端部に移動用軌道を連結し、台車１を移動用軌道から既設軌道に移動させることにより既設軌道に台車を取り付ける。既設軌道から台車を取り外す場合は、前記場合と逆の手順である。

モーターＭ１，Ｍ２への電力供給は、台車１に搭載されたバッテリー（不図示）から行う。バッテリーとモーターＭ１，Ｍ２との間にインバーターを介設すれば、台車１の走行速度を調整することもできる。

以上説明した実施形態では、前側の駆動部Ｄ１と後側の駆動部Ｄ２にそれぞれモーターＭ１，Ｍ２を設けて駆動車輪１２を回転させていたが、１つのモーターで前後の駆動部Ｄ１，Ｄ２のすべての駆動車輪を回転させても構わない。

軌道の建設については、本出願人が出願した特開２０１４−１３１９０５号公報に例示されている建設方法が本発明でも適用することができる。

図４に、本発明の軌道運搬装置を山林に仮設置したときの写真の模式図を示す。軌道２は、所定間隔で地面に立設された支柱Ｐに所定長さのユニットである枠体Ｆが連接されてなる。枠体Ｆは、所定長さの単軌条２１と横パイプ２３とが上下方向に所定間隔を隔てて平行に位置し、単軌条２１と横パイプ２３との間に複数の格子２４が「ハ」字状に繰り返し連続して設けられたものである。

軌道２の平面視における形状は、直線に限定されるものではなく、曲線であってももちろん構わない。設置場所の地形に合わせて、直線や曲線の枠体Ｆを組み合わせて、単軌条２１が連続するように形成すればよい。例えば、木材を山中から搬出する場合などには、軌道２を閉ループとして、台車が一方向に周回できるようにするのが好ましい。単軌条２１の地面からの高さは、支柱Ｐの長さや枠体Ｆの支柱Ｐへの取付位置などによって調整できる。枠体Ｆは、設置現場で支柱Ｐに取付ければよい状態に工場等で予め作製しておくのが作業効率の点から好ましい。

資材や機器、木材等の運搬が完了した後は、台車１を単軌条２１から取り外すことによって、残った軌道２を手摺りや柵としてそのまま用いることができる。もちろん、軌道２を撤去することも容易にできる。また、遊歩道などの手摺りや柵の上側パイプを単軌条２１として利用できるようにしておけば、手摺りや柵の上側パイプに台車１を取り付けることによっていつでも資材や機器などを台車で運搬できるようになる。

本発明の台車は、駆動車輪の外周縁にギア歯が形成され、駆動車輪と単軌条とが圧接した状態において隣り合う駆動車輪のギア歯が歯合し駆動力を伝達するので、ベベルギアなどを用いていた従来の駆動力伝達機構が不要となり大幅な軽量化が図れ有用である。また同時に、駆動車輪と単軌条との接触領域が長くなるのでグリップ力が大きくなり、台車の滑りが確実に防止され、伐採した木材や作業機材・資材などの重量物でも容易に運搬でき有用である。

１ 台車
２ 軌道
Ｄ１，Ｄ２ 駆動部
Ｍ１，Ｍ２ モーター（駆動源）
Ｐ 支柱
１１ 筐体
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ 駆動車輪
１４ 圧縮コイルバネ（付勢手段）
１７ａ，１７ｂ 摺動部材
２１ 単軌条
１２１ 凹面
１２２ ギア歯

Claims (6)

1. 円柱状の単軌条に跨り自走する台車であって、
   筐体と、
   前記筐体に支持され、前記単軌条の外周に圧接する２つ以上の駆動車輪と、
   前記２つ以上の駆動車輪を前記単軌条の方向に付勢する付勢手段と、
   前記２つ以上の駆動車輪を駆動させる駆動源とを有し、
   前記２つ以上の駆動車輪の外周面は、前記単軌条の外周と略同一曲率の凹面とされ、外周縁の軸方向両端にはギヤ歯が形成され、
   隣り合う前記駆動車輪のギア歯は前記単軌条との圧接状態で歯合する
   ことを特徴とする単軌条用台車。
2. 前記２つ以上の駆動車輪が前記単軌条に周方向に等間隔で圧接する請求項１に記載の単軌条用台車。
3. 前記２つ以上の駆動車輪と前記単軌条の圧接状態において、前記２つ以上の駆動車輪によって前記単軌条の外周の５０％〜９０％が覆われる請求項１又は２記載の単軌条用台車。
4. 前記駆動車輪を５つ備え、その内の１つの駆動車輪は前記単軌条の中心軸を通る鉛直線上で前記単軌条に圧接し、残る４つの駆動車輪は前記単軌条の中心軸を中心として点対称に前記単軌条に圧接している請求項１〜３のいずれかに記載の単軌条用台車。
5. 前記２つ以上の駆動車輪からなる駆動部が、前記台車の進行方向前後に設けられた請求項１〜４のいずれかに記載の単軌条用台車。
6. 円柱状の単軌条を有する軌道と、前記単軌条に跨り自走する台車とを備え、
   前記台車として請求項１〜５のいずれかに記載の単軌条用台車を用いることを特徴とする軌道運搬装置。