(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支軸１に支持される車輪本体２を夫々金属製の内周側輪体２ａと外周側輪体２ｂとによって分割形成し、内周側輪体２ａと外周側輪体２ｂとの間には車輪幅の概ね片側半分に、周方向に複数個配列される金属製の軸受コロ４を介挿し、その反対側部分に、自己潤滑性を有し且つ耐摩耗性に優れたフッ素樹脂系材料からなる第１軸受スリーブ５を介挿し、前記支軸１と内周側輪体２ａとの間には、前記第１軸受スリーブ５と同じフッ素樹脂系材料からなる第２軸受スリーブ６を介挿し、前記両輪体２ａ，２ｂの両端面側を支持するブラケット３，３を前記支軸１に取り付けてなるクリーンルーム用車輪ユニット。
【請求項２】
前記両輪体２ａ，２ｂの両端面と前記両ブラケット３，３との間に夫々、前記軸受スリーブ５，６と同じ材料からなるスラストワッシャー７を介挿してなる請求項１に記載のクリーンルーム用車輪ユニット。
【請求項３】
前記外周側輪体２ｂの外周にフッ素樹脂材料からなる円環状外被部材１８を装着してなる請求項１又は２に記載のクリーンルーム用車輪ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食器等を滅菌する滅菌室や半導体の組立を行う無塵室等のクリーンルームにおいて、例えば物品載置用パレットをガイド車輪に沿って走行させたり、あるいは走行用台車の車輪をガイドレールに沿って走行させるのに使用される車輪ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
一般に台車等の車輪は、支軸との間に介装された軸受によって円滑に回転できるもので、軸受は車輪にとって必須のものである。この軸受には、スリーブ等からなる滑り軸受と玉やコロ等からなる転がり軸受があるが、いずれの軸受も、相当な荷重を受けるものにあっては、油による潤滑が必要とされる。
【０００３】
然るに、上記のようなクリーンルームで使用される車輪の場合には、油を使用すれば、塵等が付着し易く、また付着する塵等によってバイ菌類が発生し易いことから、軸受に潤滑油を供給することができず、それがために車輪の円滑な回転が困難となり、使用中に金属音が発生して作業環境を悪化したり、軸受部材の発熱によって短期の内に車輪の使用できなくなる、と云った問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の問題に鑑み、車輪を円滑に回転させることができ、使用寿命を延ばすことのできるクリーンルーム用の車輪ユニットを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のクリーンルーム用車輪ユニットは、支軸１に支持される車輪本体２を夫々金属製の内周側輪体２ａと外周側輪体２ｂとによって分割形成し、内周側輪体２ａと外周側輪体２ｂとの間には車輪幅の概ね片側半分に、周方向に複数個配列される金属製の軸受コロ４を介挿し、その反対側部分に、自己潤滑性を有し且つ耐摩耗性に優れたフッ素樹脂系材料からなる第１軸受スリーブ５を介挿し、前記支軸１と内周側輪体２ａとの間には、前記第１軸受スリーブ５と同じフッ素樹脂系材料からなる第２軸受スリーブ６を介挿し、前記両輪体２ａ，２ｂの両端面側を支持するブラケット３，３を前記支軸１に取り付けてなることを特徴とする。
【０００６】
請求項２は、請求項１に記載のクリーンルーム用車輪ユニットにおいて、前記両輪体２ａ，２ｂの両端面と前記両ブラケット３，３との間に夫々、前記軸受スリーブ５，６と同じ材料からなるスラストワッシャー７を介挿してなることを特徴とする。
【０００７】
請求項３は、請求項１又は２に記載のクリーンルーム用車輪ユニットにおいて、前記外周側輪体２ｂの外周にフッ素樹脂材料からなる円環状外被部材１８を装着してなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るクリーンルーム用車輪ユニットＷＵの一部断面正面図、図２は同車輪ユニットＷＵを分解した状態で示す分解断面図である。これら図１及び図２を参照して、本発明の車輪ユニットＷＵは、支軸１、この支軸１に支持される車輪本体２、前記支軸１を横架すると共に車輪本体２の両端側を支持する両側一対のブラケット３，３、及び軸受部材（軸受コロ４、第１軸受スリーブ５、第２軸受スリーブ６及びスラストワッシャー７）などから構成される。
【０００９】
上記車輪ユニットＷＵの構造について詳細に説明すると、支軸１は、ステンレス鋼からなるもので、図２から分かるように、軸承部１ａとこれの両端部に形成されたネジ軸部１ｂ，１ｂとからなる。車輪本体２は、夫々ステンレス鋼からなる内周側輪体２ａと外周側輪体２ｂとによって分割形成されたもので、この内周側輪体２ａと外周側輪体２ｂとの間には車輪幅の概ね片側半分に、周方向に複数個配列されるステンレス鋼製の製の軸受コロ４が介挿され、その反対側部分に、自己潤滑性を有し且つ耐摩耗性に優れたフッ素樹脂系材料からなる第１軸受スリーブ５が介挿されている。
【００１０】
また、第１軸受スリーブ５の内周側輪体２ａと支軸１との間には、前記第１軸受スリーブ５と同じフッ素樹脂系材料からなる第２軸受スリーブ６が介挿され、そして内外両輪体２ａ，２ｂの両端面と前記両ブラケット３，３との間には夫々、第１及び第２軸受スリーブ５，６と同じ材料からなるスラストワッシャー７，７が夫々介挿されている。
【００１１】
車輪本体２の内周側輪体２ａは、図３及び図４から分かるように、基筒部８の軸方向一端部にフランジ部９を突設すると共に、この基筒部８の外周側には前記フランジ部９から基筒部８の軸方向中間部にわたって環状凸段部１０を形成し、この環状凸段部１０に、基筒部８の軸方向と平行に延びる複数の断面略Ｃ字状のコロ嵌合溝１１を周方向に一定間隔で環状凸段部１０の外周面に開口するように形成してなるもので、前記基筒部８の外周には環状凸段部１０と軸方向に隣合う部分に環状凹部２３が形成され、そして環状凸段部１０の各コロ嵌合溝１１には夫々両端部４ａ，４ａを半球状に丸く形成した円柱状の軸受コロ４がその軸線周りに回転自在にして且つ軸方向挿脱自在に嵌合される。前記フランジ部９の先端部内側面側には断面半円状の環状凸条部１２が突設されると共に、この環状凸条部１２の内周側に環状凹条部１３が形成されている。
【００１２】
車輪本体２の外周側輪体２ｂは、図２に示すように、基筒部１４の軸方向一端部に鍔部１５を外向きに突設すると共に、この基筒部１５の内周面の一端部側に内向き環状凸部１６を突設してなるもので、前記基筒部１４の内周側には内向き環状凸部１６と軸方向に隣合う部分に環状凹部２４が形成され、また環状凸部１６の外端面には断面半円状の環状凸部１７が突設されている。また、この外周側輪体２ｂの外周面には、図１に示すように、フッ素樹脂材料であるテフロン（登録商標名）によって形成された円環状の外被部材１８が装着される。
【００１３】
また図１及び図２において、１９は前記外被部材１８と同様のフッ素樹脂材料からなるリング状のスペーサで、内周側及び外周側輪体２ａ，２ｂ間に介装された軸受コロ４の各一端部と外周側輪体２ｂの環状凸部１６との間に挿入されて、軸受コロ４の軸方向のガタツキを防止するものである。２０は、両輪体２ａ，２ｂの軸方向両端面を支持するブラケット３を支軸１に固定するナットである。各ブラケット３は、本体部３ａと取付部３ｂによってＬ字状に形成されたもので、本体部３ａには支軸挿通孔２１が、また取付部３ｂにはブラケット固定用のボルト挿通孔２２が設けられている。
【００１４】
前記第１軸受スリーブ５、第２軸受スリーブ６及びスラストワッシャー７の形成材料である、自己潤滑性を有し且つ耐摩耗性に優れたフッ素樹脂系材料とは、ポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）をベースレジンとして、これにガラス繊維や二硫化モリブデンなどの充填材を加えて成形した高性能摺動材であって、具体的には、ＮＴＮ株式会社によって製造され、「ベアリーＦＬ３０００」や「ベアリーＦＬ３７００」などの商品名で販売されているものを使用することができる。
【００１５】
上記の「ベアリーＦＬ３０００」や「ベアリーＦＬ３７００」などの特徴は、自己潤滑性が高く、軸受材として無潤滑で使用できて潤滑油が不要となり、また摩擦係数が小さく、耐摩耗性に優れ、更に軟鋼やステンレス鋼との相性が良く、更にまた耐熱性、耐候性及び耐薬品性にも優れていることなどであり、耐熱性に関して云えば、２２０℃程度の高温にも十分耐えることができる。
【００１６】
上記のような構成部材よりなる車輪ユニットＷＵの組立にあたっては、図１及び図２に示すように、先ず、支軸１の軸承部１ａに第２軸受スリーブ６を外嵌し、この第２軸受スリーブ６に内周側輪体２ａを嵌める。この内周側輪体２ａには、基筒部８の環状凸段部１０に設けてある各コロ嵌合溝１１に軸受コロ４を嵌挿し、基筒部８の外周面の環状凹部２３側に第１軸受スリーブ５を外嵌する。
【００１７】
この後、内周側輪体２ａに外周側輪体２ｂを嵌め込んで、この外周側輪体２ｂの環状凹部２４に内周側輪体２ａの環状凸段部１０を凹凸嵌合させると共に、内周側輪体２ａの環状凹部２３に外周側輪体２ｂの環状凸部１６を凹凸嵌合させ、同時にまた内周側輪体２ａの環状凸段部１０の内端面と外周側輪体２ｂの環状段部１６の内端面との間にスペーサ１９を介在させることによって、内外両輪体２ａ，２ｂからなる車輪本体２を形成し、そしてこの車輪本体２の両端面に当接するスラストワッシャー７，７を支軸１に嵌め込み、更に支軸１の両端側にナット２０，２０を嵌め込んで締め付けることによって、車輪ユニットＷＵを組み立てる。この車輪ユニットＷＵの分解は、上記組立の逆の順序で簡単に行なうことができる。この車輪ユニットＷＵは、上記のように分解及び組立が簡単であるから、洗浄が容易となって、クリーンルームに使用する車輪ユニットとして最適である。
【００１８】
上記のようにして組み立てた車輪ユニットＷＵにおいては、車輪本体２の外周側輪体２ｂが、内周側輪体２ａとの間で車輪幅の概ね片側半分に介挿された軸受コロ４及びその反対側に介挿された第１軸受スリーブ５を介して内周側輪体２ａに対し回転自在に支持されると共に、内周側輪体２ａが第２軸受スリーブ６を介して支軸１に対し回転自在に支持され、また内外両輪体２ａ，２ｂの両端面がスラストワッシャー７，７を介して両側のブラケット３，３に対し回転自在に支持されている。そして、内周側輪体２ａ側の各コロ嵌合溝１１に嵌合されている軸受コロ４は、外周側輪体２ｂの基筒部１４内周面に対し線接触状態にあり、またこの軸受コロ４の両端部４ａ，４ａは、各コロ嵌合溝１１の奥端面１１ａ（図４参照）及びスペーサ１９に対して夫々点接触状態にある。
【００１９】
従って、上記車輪ユニットＷＵを、例えば図１の仮想線図示のように食器等を滅菌する滅菌室の架台３０上に配設されるパレットガイド用車輪として使用し、このパレットガイド用車輪、即ち車輪ユニットＷＵによって、滅菌される食器等を搭載したパレット３１を走行ガイドする際に、車輪ユニットＷＵの車輪本体２は、食器等を搭載したパレット３１の移動に伴って回転するわけであるが、車輪本体２にかかる荷重の向きや大きさによって異なった回転状態となる。尚、図１において、３２はブラケット３のボルト挿通孔２２を利用してブラケット３を架台３０に固定するボルト・ナットである。
【００２０】
即ち、パレット３１が走行移動する時に、車輪本体２に対しほとんど垂直荷重（支軸１と直交する方向の荷重）がかかる場合には、通常は、内周側輪体２ａと外周側輪体２ｂとが一体の状態で、内周側輪体２ａと支軸１との間に介挿された第２軸受スリーブ６と一緒に支軸１の周りを回転する。この場合、車輪本体２にかかる垂直荷重が相当に大きく、また回転速度が速くても、第２軸受スリーブ６が自己潤滑性を有し且つ摩擦係数の小さい高性能摺動材からなるため、この第２軸受スリーブ６や支軸１あるいは内周側輪体２ａが発熱したり、また異常音を発生するようなこともなく、車輪本体２は円滑に回転することができる。
【００２１】
また、パレット３１の走行移動中に、車輪本体２に垂直荷重の他に、パレット３１が横滑りするなどして、車輪本体２の軸方向に沿った横荷重（スラスト荷重）が作用し、内周側輪体２ａのフランジ部９側端面又は外周側輪体２ｂの鍔部１５側端面がスラストワッシャー７を介してブラケット３に押し付けられるような時は、車輪本体２の内周側輪体２ａが静止したまま、外周側輪体２ｂが内周側輪体２ａに対して回転することがある。
【００２２】
このように内周側輪体２ａが静止したまま外周側輪体２ｂが回転する時には、この外周側輪体２ｂが、内周側輪体２ａとの間で車輪幅の片側部分に介挿された軸受コロ４及びその反対側に介挿された第１軸受スリーブ５を介して内周側輪体２ａに対し回転自在に支持されることになり、また両輪体２ａ，２ｂの両端面とブラケット３，３との間に夫々スラストワッシャー７，７が介挿され、しかも軸受コロ４が外周側輪体２ｂの基筒部１４内周面に対し線接触状態にあり且つ軸受コロ４の両端部４ａ，４ａが各コロ嵌合溝１１の奥端面１１ａ及びスペーサ１９に対して夫々点接触状態にあることから、車輪本体２にかかる垂直荷重や横荷重が相当大きい場合でも、その垂直荷重を軸受コロ４によって支持させることができ、また横荷重はスラストワッシャー７で支持されるから、それら垂直荷重や横荷重による車輪本体２の破損を防止できると共に、第２軸受スリーブ６と同じ材料の第２軸受スリーブ６及びスラストワッシャー７によって、第２軸受スリーブ６やスラストワッシャー７が発熱したり、異常音を発生するようなことがなく、外周側輪体２ｂを円滑に回転させることができると共に、使用寿命を延ばすことができる。
【００２３】
また、外周側輪体２ｂが内周側輪体２ａに対して回転する時には、内周側輪体２ａのフランジ部９の先端部内側面側に断面半円状の環状凸条部１２が突設されていると共に、外周側輪体２ｂの鍔部１５側端面に断面半円状の環状凸部１７が突設されていることから、内周側輪体２ａの環状凸条部１２が外周側輪体２ｂあるいは外被部材１８との対向端面に対し線接触状態となり、また外周側輪体２ｂの環状凸部１７がスラストワッシャー７に対し線接触状態となって、内周側輪体２ａに対する外周側輪体２ｂの回転を一層円滑にすることができる。
【００２４】
また、上記のような車輪ユニットＷＵの使用を長期間に亘り繰り返し行なっているうちに、例えば、車輪本体２の内周側輪体２ａと外周側輪体２ｂとの間に介挿されている第１軸受スリーブ５が摩耗損傷するようなことがあったとしても、両輪体２ａ，２ｂ間には第１軸受スリーブ５と共に金属製の軸受コロ４が介挿されているから、この金属製軸受コロ４によって外周側輪体２ｂにかかる荷重を十分に支持できて、外周側輪体２ｂの回転を円滑に行なわせることができる。
【００２５】
まこ、この車輪ユニットＷＵによれば、内周側輪体２ａと外周側輪体２ｂとの間には上記のように軸受コロ４と第１軸受スリーブ５との２つの軸受部材が介挿され、内周側輪体２ａと支軸１との間には第２軸受スリーブ６からなる軸受部材が介挿され、また両輪体２ａ，２ｂの両端面と両ブラケット３，３との間には夫々スラストワッシャー７からなる一種の軸受部材（スラスト軸受部材）が介挿されているから、仮に両輪体２ａ，２ｂ間の軸受部材が摩耗損傷しても、内周側輪体２ａと支軸１の間の軸受部材によって車輪本体２を円滑に回転させることができ、また内周側輪体２ａと支軸１の間の軸受部材が摩耗損傷することがあれば、両輪体２ａ，２ｂ間の軸受部材によって車輪本体２を円滑に回転させることができ、更にまた両スラストワッシャー７，７の一方が摩耗損傷しても他方のスラストワッシャー７によって車輪本体２にかかる横荷重を支持することができる。
【００２６】
上述した実施形態では、両ブラケット３，３に夫々取付部３ｂを設けて、両ブラケット３，３を架台３０に取り付けるようにしているが、片方のブラケット３にのみ取付部３ｂを設け、反対側のブラケット３は本体部３ａのみからなるものとして、車輪ユニットＷＵの取付けにあたり、取付部３ｂを有する側のブラケット３を架台３０などの所定箇所に片持ち状態で取り付けるようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１に係る発明のクリーンルーム用車輪ユニットは、車輪本体を夫々金属製の内周側輪体と外周側輪体とにより分割形成して、両輪体間に、金属製の軸受コロと、自己潤滑性を有し且つ耐摩耗性に優れたフッ素樹脂系材料からなる第１軸受スリーブとを介挿すると共に、支軸と内周側輪体との間には第１軸受スリーブと同じ材料の第２軸受スリーブを介挿してなるものであって、軸受部材に潤滑油を全く使用することなく、しかも外周側輪体に対する荷重のかかり具合に応じて、外周側輪体のみを内周側輪体に対し、また外周側輪体を内周側輪体と一体の状態で支軸に対し、夫々円滑に回転させることができると共に、車輪の使用寿命を延ばすことができる。
【００２８】
また、内周側輪体と外周側輪体との間には車輪幅の片側部分に金属製軸受コロを介挿し、その反対側部分に上記フッ素樹脂系材料からなる第１軸受スリーブを介挿しているから、外周側輪体に相当大きな垂直荷重がかかっても、その荷重を金属製軸受コロによって受けもたせながら、第１軸受スリーブによって外周側輪体を円滑に回転させることができ、このため車輪本体を破損させるようなことがない。特に、軸受コロ、即ち円柱状の軸受部材を使用するから、玉軸受部材に比べ、内外両輪体間への取付けが容易になると共に、両輪体間に安定良く取り付けることができ、結果的に製作が容易となる。
【００２９】
また、この車輪ユニットによれば、仮に内周側輪体と外周側輪体との間の軸受部材が摩耗損傷しても、内周側輪体と支軸の間の軸受部材によって車輪本体を円滑に回転させることができ、また内周側輪体と支軸との間の軸受部材が摩耗損傷しても、両輪体間の軸受部材によって車輪本体を円滑に回転させることができ、また内周側輪体と外周側輪体との間の片方の軸受部材である第１軸受スリーブが摩耗損傷しても反対側の軸受コロによって回転させることができるから、ほとんど如何なる場合でも車輪本体の円滑な回転が維持される。更に、この車輪ユニットは、分解・組立が簡単で、洗浄が容易となるから、クリーンルーム用の車輪ユニットに最適である。
【００３０】
請求項２に係る発明の車輪ユニットは、内外両輪体の両端面と両ブラケットとの間に夫々第１、第２軸受スリーブ同じ材料のスラストワッシャーを介挿したものであって、内周側輪体及び外周側輪体に垂直荷重の他に横荷重が作用しても、その横荷重をスラストワッシャーで支持させることによって、各輪体が発熱したり異常音を発生することがなく、各輪体を円滑に回転させることができる。従って、この車輪ユニットによれば、車輪本体にかかる垂直荷重及び横荷重の両荷重を、夫々自己潤滑性を有し且つ耐摩耗性に優れたフッ素樹脂系材料からなる軸受部材によって支持させることができるから、常に車輪を円滑に回転させることができると共に、その使用寿命を延ばすことができる。
【００３１】
請求項３に係る発明の車輪ユニットによれば、外周側輪体の外周にフッ素樹脂材料からなる円環状外被部材を装着することによって、車輪ユニットの使用時に外周側輪体と接触する部材の滑りが良好となり、車輪ユニットの使用による作業性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るクリーンルーム用車輪ユニットの一部断面正面図である。
【図２】  同車輪ユニットの分解断面図である。
【図３】  内周側輪体及び軸受コロを示す斜視図である。
【図４】  （Ａ）は内周側輪体の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【符号の説明】
ＷＵ        車輪ユニット
１          支軸
２          車輪本体
２ａ        内周側輪体
２ｂ        外周側輪体
３          ブラケット
４          軸受コロ
５          第１軸受スリーブ
６          第２軸受スリーブ
７          スラストワッシャー
１８        外被部材
【図１】
0003924469.tif 000002
【図２】
0003924469.tif 000003
【図３】
0003924469.tif 000004
【図４】
0003924469.tif 000005