人類の発展の歴史を通して、人々は多くの偉大な発明を生み出してきました。そして、これらの発明は私たちの生活を大きく変えてきました。車輪もその一つです。自転車、バス、車など、日々の移動手段はすべて車輪によって実現されています。
現在では、実際に誰が車輪を発明したのかを証明することは難しいが、一つ確かなことは、車輪の発明はゆっくりとした長い進化の過程であり、人々は当初、滑るよりも転がる方がエネルギーを大幅に節約できることに気づいたということである。
人々は丸太の下の重労働を、丸太を転がすことで運搬物に頼り、後に丸太からヒントを得て車輪を発明しました。車輪は車と一体化しているべきであり、単一の車輪ではあまり役に立たないため、複数の車輪と車軸を組み合わせることでその役割を最大限に発揮できます。
人類が車輪を発明していなかったと仮定すると、古代であろうと現代であろうと、私たちの社会がどのようなものになっていたかを推測するのは難しい。車輪の役割は自明であるが、より重要なのは社会におけるその意義である。
車輪の出現により、人類は長距離を移動できるだけでなく、より重い物をより遠い場所に運ぶことができるようになり、大規模な都市や貿易、商業が発展しました。車輪は最も単純でありながら驚くべき発明であり、その発明は直接的または間接的に社会の発展と進歩を決定づけました。車輪の出現は、人類文明の進歩の重要な象徴の1つであることは明らかです。
車輪の開発過程で、車輪は直線でしか走行できず、重い物体を扱う際には方向転換がより困難であることが判明しました。そこで、操舵構造を持つ車輪、すなわちキャスターまたは自在車輪が発明されました。キャスターの発明により、取り扱い効率が大幅に向上し、産業の発展とともにその用途もますます広がり、今では不可欠な部品の一つとなり、キャスターは専門産業にもなっています。
キャスターには、可動キャスター、固定キャスター、ブレーキ付き可動キャスターがあります。可動キャスターはユニバーサルキャスターとも呼ばれ、360°回転できます。固定キャスターは方向キャスターとも呼ばれ、旋回構造がなく回転できません。通常、これら2種類のキャスターと組み合わせて使用されます。
キャスターの主な構成要素は以下のとおりです。
絡まり防止カバー：車輪とブラケットの間の隙間に物が入り込むのを防ぎ、車輪が自由に回転できるように保護するために使用されます。
ブレーキ：ステアリングをロックし、ホイールを所定の位置に固定するブレーキ。
支持ブラケット：搬送装置に取り付けられ、車輪に固定される。
車輪：ゴムやナイロンなどで作られた車輪は回転して荷物を運搬します。
ベアリング：ベアリング内部の鋼球が摺動することで、重荷重を支え、操舵に必要な力を軽減します。
車軸：ベアリングと支持フレームを接続し、積載物の重力を支える。
キャスターは、主に医療用キャスター、産業用キャスター、家具用キャスター、スーパーマーケット用キャスターなどに分類できます。医療用キャスターには、超静音性、耐薬品性、そして柔軟な操舵性が求められます。
工業用ユニバーサルキャスターの製造方法を理解する
まず、鋼板はシートのサイズに応じてプレス機で打ち抜かれ、同時にシートに丸い穴が開けられます。これらの鋼板のほとんどはQ235材で作られています。
プレス加工されたシートをプレス金型に置き、ブラケットやブレーキシートをプレス成形して形状にする。
まず、円形のボウル型ディスクをプレス成形し、潤滑油と鋼球を入れます。鋼球の数は必須です。次に、ブラケットをボウル型ディスクに取り付け、ブラケットを潤滑油と鋼球に入れます。
鋼球を取り付け、次にストッパーとワッシャーを取り付けた後、油圧プレスを使用してボウル状のディスク内の円筒を割り、小さなボウルをブラケットにリベットで固定します。これにより、鋼球もブラケットとボウル状のディスク内部に密閉されます。
ゴムは機械内で溶融され、金型を通してゴム製のホイールに成形されます。ゴムホイールの成形ラインのバリは滑らかに研磨する必要があります（ホイールの材質はPP、PVC、PU、ナイロンなどです）。
ゴム製ホイールの中央の穴に適切な車軸リングを取り付け、ネジでゴム製ホイールとブラケットを接続し、ナットを取り付け、最後に機械に取り付けてキャスターをテストすれば、キャスターの完成です。
ユニバーサルキャスターの力点がキャスターの中心にないことがわかります。偏心しているのは、エネルギーをより節約するため、または偏心していないと操舵できないためです。「同心輪」は外部の力を必要とせず、任意の操舵が可能ですが、これにより車がまっすぐ進まず左右に揺れる原因となります。ホイールの偏心設計はトルクを増加させるためであり、偏心間の距離が大きいほど回転が大きくなります。偏心距離が大きいほど、より省力化されます。
キャスターの回転方向は前進方向と一致していなければなりません。車の前進方向とキャスターの回転方向が一致しない場合、地面との摩擦によって回転軸にトルクが発生し、ユニバーサルホイールが鋼球を介して回転し、歩行方向と同じ位置に移動します。
通常、キャスターは前輪に方向制御輪、後輪に自在輪が取り付けられており、後輪の自在輪で前輪の方向制御を行い歩行することで、必要なトルクが小さくなり、より省力化されます。しかし、ベビーカーのように前輪が自在輪になっているものや、スーパーマーケットのショッピングカートのように前輪が4つとも自在輪になっているものもあり、これらは使用環境や習慣に基づいて調整されています。
車輪といえば誰もが知っているように丸いものですが、車輪が他の形にもなり得るとしたら、信じられますか？三角形は安定性に優れていることで知られていますが、三角形を車輪にしたらどうなるでしょうか？
この三角形は弧三角形と呼ばれ、円ではありませんが、3辺の長さが等しく、円形の車輪と同じ効果があります。では、この車輪を見てみませんか？
三角形の車輪を作ると、転動中心と地面の高さが一致しないため、中心軸を上下に移動させる必要があり、そのため三角形の車輪は車輪を作るのに適していません。
そして、四角い車輪がどのような効果をもたらすかを考えてみましょう。それらはすべて回転軸が一直線上にあるという条件を満たしており、実際に道路を走っているときに感じる感覚もまさにそれです。
皆が様々な種類の車輪についてアイデアを出し合っていますが、それらは実現可能でしょうか？また、他にどんな種類の車輪が作れると思いますか？
投稿日時：2023年10月20日